天文学概论课件

通识课天文学概论教师：马素丽1.1.5太阳系的物质分布太阳系物质分布的六重界限天文单位是指地球到太阳的平均距离。天文单位（英文：AstronomicalUnit，简写AU）,一天文单位约等于1.496亿千米。VI奥尔特彗星云（2万－20万AU)V日球（100AU）IV柯伊伯带（30－50AU）III类木行星（5.2－30AU）II小行星带(2.17－3.64AU)I类地行星（0.39－1.52AU）I类地行星水、金、地、火4颗行星，空间范围0.39～1.52AU，

体积和质量都比较小，密度较大，温度较高，有坚硬的岩石外壳，没有光环，一共只有3颗卫星，地球一颗，火星两颗。

小行星带（Asteroidbelt）是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域。分布着几千万个以岩石为主要成分的小行星。小行星带内最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星，平均直径都超过400公里；在主带中仅有一颗矮行星—谷神星II小行星（Asteroid）带关于小行星的来源：

一种观点认为，火星和木星之间存在过一颗大行星，后来爆炸成小块，形成了小行星群。

另一种观点认为，小行星起源于原始星云，原始星云在逐渐形成太阳和太阳系的行星的时候，有一部分星云演化不健全，形成小行星群。

最新的发现表明，小行星也可有卫星，如直径243千米的大力神星就有一颗直径为45.6千米的卫星，两者相距977千米。小行星逐渐接近地球(示意图)

矮行星或称“侏儒行星”，体积介于行星和小行星之间，围绕太阳运转，质量足以克服固体应力以达到流体静力平衡（近于圆球）形状，没有清空所在轨道上的其他天体，同时不是卫星。矮行星谷神星（Ceres）是太阳系中最小的、也是唯一一颗位于小行星带的矮行星。由意大利天文学家皮亚齐发现，并于1801年1月1日公布。谷神星的直径约950千米，是小行星带之中已知最大最重的天体，约占小行星带总质量的三分之一。提丢斯-波得定则

1764年德国的一位中学教师提丢斯发现行星的排列有一个规律：如果令土星到太阳的距离为100个单位，那么：水星离太阳4+0=4个单位金星离太阳4+3=7个单位地球离太阳4+6=10个单位火星离太阳4+12=16个单位?离太阳4+24=28个单位木星离太阳4+48=52个单位土星离太阳4+96=100个单位

当时在离太阳28个单位处并未发现有行星。柏林天文台台长彼得把提丢斯的想法总结成为

提丢斯－彼得定则，可写成如下的数学公式：Rn=0.4+0.3×2n-2III类木行星木、土、天、海4颗行星，空间范围5.2～30AU，体积和质量都很大，密度较小，温度较低，没有坚硬的岩石外壳，大区层下面是液态氢组成的海洋。都有光环和许许多多的卫星。IV柯伊伯带柯伊伯带是一种理论推测认为短周期彗星是来自离太阳30—50天文单位的一个环带。早在上世纪50年代，柯伊伯和埃吉沃斯（Edgeworth）就预言：在海王星轨道以外的太阳系边缘地带，充满了微小冰封的物体，它们是原始太阳星云的残留物，也是短周期彗星的来源地。位于太阳系的尽头，其名称源于荷兰裔美籍天文学家柯伊伯（Kuiper）。柯伊伯带1950年，荷兰天文学家奥尔特（J.H.Oort)作了彗星轨道的统计研究，发现轨道半径为3万至10万天文单位的彗星数目很多，他推算那里有个大致球层状的彗星储库，有上千亿颗彗星。1988年邓肯（M.Duncan）证明，柯伊伯带是短周期彗星的主要源。日球

日球，是太阳风粒子能到达的区域，最远到100AU，

完全笼罩着所有大行星和柯伊伯带，成球状分布，太阳在位于。在最初的一百亿英里的半径内，太阳风以每小时百万公里的速度移动。当他开始与星际物质碰撞时至停止之前，其速度已经降至亚音速，形成终端激波；与星际物质达到平衡之处称为太阳层顶（heliopause）。日球与太阳的距离在80到100天文单位。奥特云距离太阳大约2万—20万天文单位。奥特云是太阳系外围的一圈巨大冰天体形成的球形云，这里环绕着无数彗星。公元1950年由荷兰天文学家简·奥特首次发现。奥特云也被称为原彗星云区，简·奥特教授估计该区域至少有两百万颗以上的原始彗星，但其总质量比地球质量还要小，绕太阳一周需几百万年。奥尔特彗星云彗星（Comets）Mostlyobjectsinhighlyellipticalorbits,occasionallycomingclosetothesun.Icynucleus,whichevaporatesandgetsblownintospacebysolarwindpressure.

彗星是太阳系里一种比较特殊的天体，当它远离太阳时呈现为一个云状小斑点，接近太阳时它会长出尾巴，越靠近太阳，尾巴越大、越长。

彗星中最著名的是哈雷慧星，因为它是被预言回归的周期彗星。

彗星质量主要集中在彗核内，彗核的大小约为数千米，彗核的密度约为1克/厘米³，而彗尾物质极为稀薄，约为地面空气密度的十亿分之一。哈雷(Halley)彗星的核流星和陨星

夜晚，人们有时会看到一道亮光划破夜空，这就是常见的流星现象

在太阳系空间存在无数尘粒和小固体块，总称为流星体。它们都绕太阳公转，地球绕太阳公转时常会和流星体相遇，它们闯入地球大气层后，摩擦生热、燃烧、发光。流星

质量在5千克以上的流星体在停止发光时还会有残余的未气化部分，假如它落到地面上就称为陨星。

除了单个、零星的流星外，还有一类周期性流星，在每年大致相同的日子里，可以看到较多流星从天空某一点向外辐射状射出，这种现象又叫做流星雨。狮子座流星雨1.2恒星世界恒星是由炽热气体组成的，是能自己发光的球状或类球状天体。由于恒星离我们太远，不借助于特殊工具和方法，很难发现它们在天上的位置变化，因此古代人把它们认为是固定不动的星体。恒星都是气体星球。晴朗无月的夜晚，且无光污染的地区，一般人用肉眼大约可以看到6000多颗恒星，借助于望远镜，则可以看到几十万乃至几百万颗以上。估计银河系中的恒星大约有1500-2000亿颗。1.2.1恒星的星等星等（magnitude）是恒星亮度等级。用数字表示，记为m。星越亮，星等数越小。星等首先由古希腊天文学家喜帕恰斯（Hipparchus）提出。天文学上规定，星的明暗一律用星等来表示，星等数越小，说明星越亮，星等数每相差1，星的亮度大约相差2.5倍。天空中有一等星21颗，二等星有46颗，三等星134颗，四等星共458颗，五等星有1476颗，六等星共4840颗，共计6974颗。（目视星等）喜帕恰斯（依巴谷）（Hipparchus）

公元前2世纪，古希腊有一位天文学家叫喜帕恰斯Hipparchus)，他在爱琴海的罗得岛上建起了观星台，他对恒星天空十分熟悉。一次，他在天蝎座中发现一颗陌生的星。他决定绘制一份详细的恒星天空星图。

公元前129年，一份标有1000多颗恒星精确位置和亮度的恒星星图终于在他手中诞生了。为了清楚地反应出恒星的亮度，喜帕恰斯将恒星亮暗分成等级。他把看起来最亮的20颗恒星作为一等星，把眼睛看到最暗弱的恒星作为六等星。在这中间又分为二等星、三等星、四等星和五等星。喜帕恰斯在2100多年前奠定的“星等”概念基础，一直沿用到今天。

依巴谷利用自制的观测工具，并创立三角学和球面三角学，测量出地球绕太阳一圈所花的时间约365.25-1/300天，与正确值只相差六分钟；他更算出一个朔望月周期为29.53058天，与现今算出的29.53059天十分接近。恒星的命名有多种方法，最通用的是划分星座的命名法。星座名称大多沿用古希腊的教法，以神话中的人物多动物命名。1.2.2恒星的命名巴耶恒星名一般有两种写法。第一种是全写，如AlphaCanisMajoris（天狼星）及BetaPersei（大陵五）；另一种是简写，即小阶希腊字母加星座的三字母标准简写，如αCMa及βPer。巴耶恒星命名法（Bayerdesignation）是由约翰·巴耶（JohannBayer）在其《测天图》（Uranometria，1603年）中所提出的恒星系统命名法。根据这命名法，一颗恒星的名字由两部份所组成：前半部为一希腊字母，后半部则是恒星所处星座的属格。原则上一个星座之中最光的那一颗星就会被称为α，第二光的就会是β，接着就是γ、δ……如此类推。希腊字母只有廿四个，要命名同一星座中更多的星时，巴耶就利用小阶拉丁字母，然后就是大阶拉丁字母。希腊字母

希腊字母是希腊语所使用的字母，也广泛使用于数学、物理、生物、天文等学科。AndromedaAndromedaeAnd仙女座北天[5]

72219100AntliaAntliaeAnt唧筒座南天2396220ApusApodisAps天燕座南天[6]

2066720AquariusAquariiAqr水瓶座赤道[7]

9801090AquilaAquilaeAql天鹰座赤道6522270AraAraeAra天坛座南天2376330AriesArietisAri白羊座赤道4413950AurigaAurigaeAur御夫座北天6572190BootesBootisBoo牧夫座赤道9071390CaelumCaeliCae雕具座南天1258110CamelopardalisCamelopardalisCam鹿豹座北天7571850CancerCancriCnc巨蟹座赤道5063160CanesVenaticiCanumVenaticorumCVn猎犬座北天4653830CanisMajorCanisMajorisCMa大犬座赤道3804380CanisMinorCanisMinorisCMi小犬座赤道1837120CapricornusCapricorniCap摩羯座赤道4144050CarinaCarinaeCar船底座南天49434110CassiopeiaCassiopeiaeCas仙后座北天5982590CentaurusCentauriCen半人马座南天106009150CepheusCepheiCep仙王座北天5882760CetusCetiCet鲸鱼座赤道123104100八十八星座之一这个雕像涉及了天鹰座和水瓶座两个故事。传说伽倪墨得斯是特洛伊的王子，有一天，他替父亲看羊时，宙斯在天空经过，一见伽倪墨得斯即对他迷恋，宙斯变身成一只鹰掳走伽倪墨得斯到奥林匹斯山，此鹰就是天鹰座，而伽倪墨得斯从此成为宙斯身旁的倒酒僮。由于天后赫拉的妒忌，使计陷害，让宙斯以为伽倪墨得斯要和侍女私奔，气得要处死他。然而，就在射手奇伦射出那致命一箭的刹那，侍女海伦挡在了伽倪墨得斯的胸前!眼看奸计没能得逞，赫拉恼羞成怒之下，将伽倪墨得斯变成了一只透明的水瓶，要他永生永世为宙斯倒水。然而，水瓶中倒出来的却是眼泪!众神无不为之动容，于是宙斯便将伽倪墨得斯封在了天上，成为了水瓶座（一个忧伤的故事，赫拉一如既往的嫉妒，希腊同性恋的起源话）。ChamaeleonChamaeleonisCha蝘蜓座南天1327920CircinusCirciniCir圆规座南天938520ColumbaColumbaeCol天鸽座南天2705440ComaBerenicesComaeBerenicesCom后发座赤道3864253CoronaAustrilisCoronaeAustrilisCrA南冕座南天1288025CoronaBorealisCoronaeBorealisCrB北冕座赤道1797320CorvusCorviCrv乌鸦座赤道1847015CraterCraterisCrt巨爵座赤道2825320CruxCrucisCru南十字座南天688830CygnusCygniCyg天鹅座北天80416150DelphinusDelphiniDel海豚座赤道1896930DoradoDoradusDor箭鱼座南天1797220DracoDraconisDra天龙座北天10830880EquuleusEquuleiEqu小马座赤道728710EridanusEridaniEri波江座赤道113806100FornaxFornacisFor天炉座赤道3984135GeminiGeminorumGem双子座赤道5143070GrusGruisGru天鹤座南天3664530HerculesHerculisHer武仙座赤道122505140HorologiumHorologiiHor时钟座南天2495820HydraHydraeHya长蛇座赤道13030120HydrusHudriHyi水蛇座南天2436120IndusIndiInd印地安座南天2944920八十八星座之二LacertaLacertaeLac蝎虎座北天2016835LeoLeonisLeo狮子座赤道9471270LeoMinorLeonisMinorisLMi小狮座赤道2326420LepusLeporisLep天兔座赤道2905140LibraLibraeLib天秤座赤道5382950LupusLupiLup豺狼座南天3344670LynxLyncisLyn天猫座北天5452860LyraLyraeLyr天琴座北天2865245MensaMensaeMen山案座南天1537515MicroseopiumMicroacopiiMic显微镜座南天2106620MonocerosMonocerotisMon麒麟座南天4833585MuscaMuscaeMus苍蝇座南天1387730NormaNormaeNor矩尺座南天1657420OctansOctantisOct南极座南天2915035OphiuchusOphiuchiOph蛇夫座赤道94811100OrionOrionisOri猎户座赤道59426120PavoPavonisPav孔雀座南天3784445PegasusPegasiPeg飞马座赤道112107100PerseusPerseiPer英仙座北天6152490PhoenixPhoenicisPhe凤凰座南天4693740PictorPictorisPic绘架座南天2475930PiscesPisciumPsc双鱼座赤道8891475PiscisAustrinusPiscisAustriniPsA南鱼座赤道2456025八十八星座之三猎户座（Orion）是一个非常显著的星座，也许是夜空中最出名的一个。全世界的人都能看到它那些分布在天赤道上耀眼的星，也是各地人都认得的星座。形如猎人俄里翁站在波江座的河岸，身旁有他的两头猎犬大犬座和小犬座，与他一起追逐著金牛座。一些其他的猎物如天兔座都在他的附近。奥赖温PuppisPuppisPup船尾座赤道67320140PyxisPyxidisPyx罗盘座赤道2216525ReticulumReticuliRet网罟座南天1148215SagittaSagittaeSge天箭座赤道808620SagittariusSagittariiSgr人马座赤道86715115ScorpiusScorpiiSco天蝎座赤道49733100SculptorSculptorisScl玉夫座赤道4753630ScutumScutiSct盾牌座赤道1098420SerpensSerpentisSer巨蛇座赤道6372360SextansSextantisSex六分仪座赤道3144725TaurusTauriTau金牛座赤道79717125TelescopiumTelescopiiTel望远镜座南天2525730TriangulumTrianguliTri三角座赤道1327815TriangulumAustraleTrianguliAustralisTrA南三角座南天1108320TucanaTucanaeTuc杜鹃座南天2954825UrsaMajorUrsaeMajorisUMa大熊座北天128003125UrsaMinorUrsaeMinorisUMi小熊座北天2565620VelaVelorumVel船帆座南天50032110VirgoVirginisVir室女座赤道12940295VolansVolantisVol飞鱼座南天1417620VulpeculaVulpeculaeVul狐狸座赤道2685545八十八星座之四宙斯与欧罗巴相恋的故事。被宙斯的妻子赫拉知道了，这让赫拉非常的生气！宙斯就赶紧去找欧罗巴，带着欧罗芭飞越爱琴海，来到克里特岛。而宙斯为纪念那表白的地方，就以公主的名字欧罗芭做为那块土地的名字。那土地正是今天的欧洲大陆。而且当初宙斯化身的金牛，也列入天上的群星之中，成为了金牛座。专门编制的星表编号命名BD德国波恩天图星表;例：SD+36°2147赤纬+36°GC总星表NGC星云星团新总星表M法国梅西叶星表……

恒星的命名（2）中国古代取得了大量天体测量成果，为后人留下了很多珍贵的星图、星表。星表是把测量出的恒星的坐标加以汇编而成的。大约在公元前四世纪的战国时代，魏人石申编写了《天文》一书共8卷，后人称之为《石氏星经》。虽然它到宋代以后失传了…我国古代把星空分为若干区域，称为星官或星宿，类似于现在的星座。隋代，我国对于星空的区域划分已经基本上固定下来，并且一直沿用到近代。这就是著名的三垣四象二十八宿。三垣是将北极周围的天空星象分为紫微垣，太微垣和天市垣三个区域。四象是指东方苍龙、西方白虎、南方朱雀和北方玄武。其中玄武是龟的意思。在四象的基础上，把每一象分为七段，第一段叫做"宿"，一共二十八宿，环天一周。二十八宿的位置正好是月球运行经过的地方，月球绕地公转的周期是27天多，一天约经过一宿。所以二十八宿就不仅仅是星空区划了，它还成为制订历法的根据。1.2.3恒星的运动距离恒星叶同行星一样有自转和公转的运动。银河系恒星的公转是绕银河系核心的运动。太阳系带着它的家庭成员绕银河系核心公转，速度纬250千米／秒，比地球绕太阳公转运动的速度快8倍。恒星之间也有很大的相当运动，但比起遥远的距离来说是微不足道的。恒星的距离恒星的距离用光年计算——光一年走过的路程。恒星距离的测定：

恒星视差最常使用周年视差来测量，定义是从地球和太阳看见的恒星位置在角度上的差异，也就是一颗恒星在地球绕太阳轨道平均半径对角上的差别。1秒差距(3.26光年)的定义是周年视差为1角秒的距离。周年视差一般是观察在一年的不同时间里，通过地球在轨道上移动测量的恒星位置。周年视差的测量是第一个可靠的测量最接近的恒星距离的方法。第一次成功测量出的恒星视差是白塞耳在1838年使用量日仪测出的天鹅座61。视差法：视差通常是由地球在轨道上不同的位置，导致观察